多種移動通信技術(shù)知識說明

1、多種移動通信技術(shù)知識說明一、 多址技術(shù)在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，通常有很多移動臺同時通過基站和其它用戶進行通信因而必須對不同的移動臺和基站發(fā)出的信號賦予不同的特征，使基站能從眾多的信號中區(qū)分出是那一個移動臺發(fā)出的信號，而每個移動臺也能識別出基站發(fā)出的信號中那一個是發(fā)給自己的信號。解決這個問題的方法稱為多址技術(shù)。其基本類型有：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。（1） 頻分多址（FDMA） FDMA是把通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個等間隔的頻道或稱為信道，分配給用戶使用。這些頻道互不交疊，其寬度應能傳播一路數(shù)字語音信息而在相鄰的頻道之間無明顯的串擾，這種通信系統(tǒng)的基站必須

2、同時發(fā)射和接收多個不同頻率的信號，任意兩個移動用戶之間進行通話都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn)，因而，必須同時占用4個頻道才能實現(xiàn)雙工通信。移動臺在通信時所占用的頻道并不是固定分配的，它通常是在通信建立階段由系統(tǒng)控制中心臨時分配的，通話結(jié)束后，移動臺將退出它占用的頻道這些頻道可以重新分配別的用戶使用。目前，F(xiàn)DMA主要用于模擬手機中。（2） 時分多址（TDMA）TDMA是把時間分割成周期性的時幀，每一幀再分割成若干個時隙（無論時幀或時隙都是互不重疊的）然后根據(jù)一定的分配原則，使各個移動臺在每幀內(nèi)只能在指定的時隙向基站發(fā)送信號在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接受到各移動臺的信號而互不混擾。同

3、時，基站發(fā)向多個移動臺的信號都按順序排序安排在預定的時隙中傳輸，各移動臺只要在指定的時隙內(nèi)接收，就能在合路的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分開來。（3） 碼分多址（CDMA）CDMA通信系統(tǒng)中，不同的用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分的，而是用各不相同的編碼序列來區(qū)分的或者說時是靠信號的不同波形來區(qū)分的，如果以頻域或時域來觀察多個CDMA信號是互相重疊的，接收機用相關(guān)器可以從多個CDMA信號中選取出其中使用預定碼型的信號，而其它使用不同碼型的信號不能被解調(diào)。二、 功率控制當手機在小區(qū)內(nèi)移動時，它的發(fā)射功率需要進行變化。當它離基站較近時，需要降低發(fā)射功率，減少對其它用戶的干擾，當它離基

4、站較遠時，就應該增加功率，克服增加了的路徑衰耗。所有的GSM手機都可以以2dB 為一等級來調(diào)整它們的發(fā)送功率，GSM900 移動臺的最大輸出功率是2W（規(guī)范中最大允許功率是20W，但現(xiàn)在還沒有20W的移動臺存在）。DCS1800移動臺的最大輸出功率是1W。相應地，它的小區(qū)也要小一些。三、 蜂窩技術(shù)移動通信系統(tǒng)是采用一個叫基站的設備來提供無線服務范圍的?；镜母采w范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱之為蜂窩。采用大功率的基站主要是為了提供比較大的服務范圍，但它的頻率利用率較低，也就是說基站提供給用戶的通信通道比較少，系統(tǒng)的容量也就大不起來，對于話務量不大的地方可以采用這種方式，我們也稱之為大區(qū)制

5、。采用小功率的基站主要是為了提供大容量的服務范圍，同時它采用頻率復用技術(shù)來提高頻率利用率，在相同的服務區(qū)域內(nèi)增加了基站的數(shù)目，有限的頻率得到多次使用，所以系統(tǒng)的容量比較大，這種方式稱之為小區(qū)制或微小區(qū)制。下面我們簡單介紹頻率復用技術(shù)的原理。四、 切換：將一個正處于呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)換到新的業(yè)務信道上的過程稱為切換。切換是由網(wǎng)絡決定的，一般在下述兩種情況下要進行切換：一種是正在通話的用戶從一個小區(qū)移向另一個小區(qū)；另一種是MS在兩個小區(qū)覆蓋重疊區(qū)進行通話，可占用的TCH的這個小區(qū)業(yè)務特別忙，這時BSC通知MS測試它臨近小區(qū)的信號強度、信道質(zhì)量，決定將它切換到另一個小區(qū)，這就是業(yè)務平衡所需

6、要的切換。五、 GSM系統(tǒng)5.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：5.2 工作頻率：GSM900/1800工作的無線頻率分別為：GSM900：890915MHz上行頻率 935960MHz下行頻率雙工間隔為45MHz，工作帶寬為25MHz，載頻間隔200KHzGSM1800：17101785MHz上行頻率 18051880MHz下行頻率雙工間隔為95MHz，工作帶寬為75MHz，載頻間隔為200KHz序號從1-94屬于移動，96-125屬于聯(lián)通其中：中國移動擁有 上行：1710-1730MHz 下行：1805-1825 MHz中國聯(lián)通擁有 上行：1740-1755MHz 下行：1835-1850 MHz移動EG

7、SM900為885915MHz（上行頻率） 930960MHz（下行頻率）EGSM900比GSM900在上/下行頻段向下擴展了5MHz工作帶寬，以解決目前GSM900系統(tǒng)頻道擁擠問題，目前主要為中國移動所用。通信方式：全雙工信道分配：TDMA每載波8個時隙，半速信道16個5.3 信道與頻率的關(guān)系：為便于無線管理，對每一信道都有明確的信道編號，同時不同的系統(tǒng)不同的頻率內(nèi)信道是不同的，具體計算方法如下：GSM900：Fu(n)=890+0.2n(MHZ) Fd(n)=Fu(n)+45(MHZ)n:為絕對射頻頻道（信道）即ARFCN，其值為1n124EGSM900：Fu2(n)=890+0.2

8、15;(n-1024)(MHZ)975n1024Fd(n)=Fu(n)+45(MHZ)GSM1800：Fu(n)=1710.2+0.2×(n-512)(MHZ)Fd(n)=Fu(n)+95(MHZ)512n885由此可見，每信道都對應有一個ARFCN，也即不同的的n是只能應用于屬于它的那個頻道。5.4 信道分類：GSM系統(tǒng)中，信道分成邏輯信道和物理信道，時隙是基本的物理信道，即一個載頻包含8個物理信道。無線子系統(tǒng)的物理信道支撐著邏輯信道。邏輯信道按其功能分為業(yè)務信道（TCH）和控制信道（CCH）。5.5 跳頻在語音信號經(jīng)處理，調(diào)制后發(fā)射時，還會采用跳頻技術(shù)即在不同時隙發(fā)射載頻在不斷地

9、改變（當然，同時要符合頻率規(guī)劃原則）。引入跳頻技術(shù)，主要是出于以下兩點考慮。由于過程中的衰落具有一定的頻帶性，引入跳頻可減少瑞利衰落的相關(guān)性。由于干擾源分集特性：在業(yè)務密集區(qū)，蜂窩的容量受頻率復用產(chǎn)生的干擾限制，因為系統(tǒng)的目標是滿足盡可能多買主的需要，系統(tǒng)的最大容量是在一給定部分呼叫由于干擾使質(zhì)量受到明顯降低的基礎上計算的，當在給定的C/I值附近統(tǒng)計分散盡可能小時，系統(tǒng)容量較好。我們考慮一個系統(tǒng)，其中一個呼叫感覺到的干擾是由許多其它呼叫引起的干擾電平的平均值。那么，對于一給定總和，干擾源的數(shù)量越多，系統(tǒng)性能越好。六、 CDMA系統(tǒng)6.1 工作頻率：825MHz835MHz（基站收） 870MH

10、z880MHz（基站發(fā)）注：中國電信有再申請5M的意向6.2 信道與頻率的關(guān)系：fu=825+0.03N fd=870+0.03N n:為絕對射頻頻道（信道）即ARFCN，其值為(N=1333）3778119160201242283825MHz835MHz3778119160201242283870MHz880MHz基站收基站發(fā)每信道工作帶寬：1.23MHz6.3 信道結(jié)構(gòu)：導頻信道1個(W0)同步信道1個(W32)尋呼信道7個(W1-W7)前向業(yè)務信道55個(W8-31-W33-63)接入信道(1n32)反向業(yè)務信道（1m64)前向MSBTS每個基站小區(qū)6.4 軟切換：采用“先連接再中斷”的

11、方式進行切換手機識別目標BTS扇區(qū)并向BSC報告同時連接多達6個扇區(qū)被稱為“軟切換”Softer 更軟切換手機連接到同一個BTS的2到3個扇區(qū)在BTS處進行分集合并Example: BTS1_a + BTS1_ bSoft-softer 軟-更軟切換Example: BTS1_a + BTS2_ a + BTS2_ b 6.5自干擾系統(tǒng)CDMA不需進行頻率規(guī)劃，各小區(qū)可以使用相同頻道。但各小區(qū)要進行導頻相位置規(guī)劃。6.6導頻污染移動臺收到3個以上的導頻信號，其強度超過或 達到T-ADD（導頻檢測門限）值以上，并且沒有占主導地位的導頻信號，則造成了導頻污染。導頻污染使移臺在幾個基站間頻繁切換，掉

12、話幾率增加。6.7系統(tǒng)容量CDMA單個載頻，當扇區(qū)負荷為57%時，不同基站類型可提供信道容量為：全向基站(1) 可提供話音信道CH 23個2向基站(1/1) 可提供話音信道CH 21/21個3向基站(1/1/1) 可提供話音信道CH 20/20/20個七、 PHS系統(tǒng)7.1基站類型10mW基站(RP)200mW基站（CS）500mW基站（CS）7.2同步結(jié)構(gòu)500mW基站組成的網(wǎng)絡采用空中同步方式。它有5級同步結(jié)構(gòu)：Master同步基站:連接GPS接收機，在每N天預設的時間和GPS信號同步。Slave1同步基站:通過空中接口在每N天預設的時間段和Master基站同步。Slave2同步基站:通過

13、空中接口在每N天預設的時間段和Slave1基站同步。Slave3同步基站:通過空中接口在每N天預設的時間段和Slave2基站同步。Free run基站:無法搜索到同步基站的孤立基站，依靠自有相位和網(wǎng)絡時鐘運行?；镜耐郊墑e最初由系統(tǒng)在每個基站的CS ID中設定，并由Netman下載到基站，在實際運行后，基站可以調(diào)整自己的同步級別，并上報Netman，由Netman確認，改變其CS ID的最后兩位(z z)。八、 3G系統(tǒng)8.1TD-SCDMA 系統(tǒng)基本特性TD-SCDMA系統(tǒng)每載波占用1.6 MHz帶寬，5 MHz帶寬便可以支持3個載波，而中國為TD-SCDMA預留了155 MHz帶寬，應該

14、說頻率資源在一定時期內(nèi)是足夠的。目前應用最多的是20102025 MHz頻段（1880-1920MHz、2300-2400MHz），該頻段與其他系統(tǒng)頻段距離較遠，所以系統(tǒng)間干擾最小。8.1.2 幀結(jié)構(gòu)TDMA 幀時長10ms，被分成2個5ms的子幀，每個子幀又分成7個普通時隙，和3個特殊時隙，每個時隙時長675 µs 。這三個特殊時隙是：下行導頻，上行導頻，保護時間。每個5ms的子幀包含7個普通時隙，其中TS0總是分作下行鏈路，TS1總分配作上行鏈路。用作上行和下行的時隙有轉(zhuǎn)換點分離。在每個5ms的幀中，有兩個這樣的轉(zhuǎn)換點， 幀結(jié)構(gòu)中，智能天線技術(shù)，上行鏈路同步技術(shù)也給予以支持?；?/p>

15、知識：5ms子幀：波束賦型需要一定的處理時間；提高功率控制速度，以便高速移動（這也決定了UE最高移動速率為120km/h）TS0時隙：主要發(fā)送下行公共信道GP時隙：用于空口傳輸時延保護，其限制了最大覆蓋半徑11.25kmMidamble碼：相當于GSM的訓練序列，WCDMADPCCH中的Pilot承載DwPCH時隙：下行同步用，相當于WCDMA的SCHUpPCH時隙：上行同步用，相當于WCDMA的Preamble，便于相干解調(diào)調(diào)制：上下行均無BPSK調(diào)制上行SF：1，2，4，8，16下行SF：1，16用戶識別：上下行均通過擴頻碼來區(qū)分，而WCDMA上行是通過擾碼來區(qū)分用戶的覆蓋：TD-SCDM

16、A比WCDMA覆蓋小，且擴展能力較差，原因如下：GP的限制，增加覆蓋半徑需要采用偷幀方式，降低信道容量不支持軟切換和更軟切換，減少由此帶來的處理增益時隙發(fā)射導致平均發(fā)射功率降低，而UE和基站總功率卻與WCDMA相當智能天線每個天線本身增益不高（據(jù)有關(guān)信息知，圓陣為5振子，線陣為8振子）8.1.3 多頻點小區(qū)定義：同一個扇區(qū)的N個載頻同屬于一個邏輯小區(qū)，其中一個載頻為主載波，其余為輔載頻多頻點小區(qū)特性：主載頻和輔助載頻使用相同的擾碼和基本midamble公共控制信道配置在主載頻上多時隙配置應限定為在同一載頻上同一用戶的上下行配置在同一載頻上主載頻和輔載頻的上下行轉(zhuǎn)換點配置一致非多頻點技術(shù)存在的缺

17、陷：公共信道不進行賦形，沒有干擾消除，干擾比較嚴重；覆蓋上下行受限于P-CCPCH信道；只有32組下行導頻碼，同頻組網(wǎng)碼字受限多頻點技術(shù)帶來的好處：在業(yè)務信道同頻組網(wǎng)的情況下，P-CCPCH類似于異頻組網(wǎng)，降低干擾；P-CCPCH可以共用N個頻點的總功率，擴大覆蓋范圍；相當于下行導頻碼增加N倍，頻點與碼字資源充足，規(guī)劃簡單方便 切換TD-SCDMA的兩種切換機制：硬切換：目前主要使用的切換技術(shù)接力切換：本質(zhì)上也是一種硬切換，但協(xié)議規(guī)定還不完善，存在未知因素，實際應用比較復雜實際應用中，如果只有硬切換，由于CDMA的自干擾特性，其硬切換表現(xiàn)可能不如GSM穩(wěn)定，網(wǎng)絡質(zhì)量達不到GSM系統(tǒng)，尤其是在同

18、頻率上的硬切換，成功率可能會比較低 智能天線智能天線由一系列多天線單元及相應的收發(fā)器組成，收發(fā)器中使用高級數(shù)字信號處理算法。不同于傳統(tǒng)的天線只產(chǎn)生單一固定的波束，智能天線能電動的產(chǎn)生多個波束形狀，每個波束可以指向特定的用戶單元，并且能自適應的隨用戶移動。這種特性，也可稱為空間選擇性能大大減少用戶在不同位置使用相同頻率的同頻干擾，因而，增加了接收的選擇性，增加了系統(tǒng)的容量。智能天線也能有效地集合多路信號對抗多徑衰落。在發(fā)射端，下行鏈路的空間選擇性波束能大大減少其它用戶單元的干擾，節(jié)省了輸出功率，增加系統(tǒng)容量。TD-SCDMA系統(tǒng)主要基于智能天線技術(shù)。一些主要的技術(shù)特性如5ms的子幀就基于智能天線

19、的要求。8.2 WCDMA8.2.1 工作頻率：1920MHz1980MHz（基站收） 2110MHz2170MHz（基站發(fā)） 8.2.2 信道結(jié)構(gòu)：主CCPCH：1、承載BCCH信道和時間復用的公共導頻信道。 2、固定速率、采用與專用業(yè)務信道相同的方式映射到 DPDCH。 3、在所有小區(qū)中被分配同樣的信道碼。（一旦在初始小區(qū)搜索期間檢測到基站的唯一擾碼，便可發(fā)現(xiàn)BCCH）8.3 CDMA 20008.2.1 標準介紹：定義1xRTT: 1x (1.25 MHz) Radio Transmit Technology (RTT)1xEV-DO: 1xRTT Evolution Data Opti

20、mized1xEV-DV: 1xRTT Evolution Data and VoiceIS-2000 (1xRTT and 1xEV-DV)Release 0 (Oct 1999) 1xRTTRelease A (Jul 2000) 1xRTT with 307 kbps supportRelease B (Apr 2002) 1xRTT with Rescue ChannelRelease C (May 2002) Release C 1xEV-DV, 1xRTT with forward link packet data enhancement.Release D (End 2003)

21、Release D 1xEV-DV, Release C 1xEV-DV plus reverse link packet data enhancement.IS-856 (1xEV-DO)Release 0 (Oct 2000) 1xEV-DO.Release A (End 2003) 1xEV-DO with reverse link enhancement.8.2.2 cdma2000中的幾種技術(shù)cdma2000 1xRTT/3xRTT1x (1.25 MHz) and 3x (3.75 MHz) Radio Transmit Technology (RTT)cdma2000 1xEV-DO1xRTT Evolution Data Optimized（一個載波只做數(shù)據(jù)）cdma2000 1xEV-DV1xRTT Evolution Data and Voice（測試階段）8.4 各3G技術(shù)對比九、 WLAN系統(tǒng)9.1各種無線網(wǎng)絡技術(shù)的市場定位9.2IEEE 802.11協(xié)議族IEEE 802.11bIEEE 802.11b標準規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835 GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率最高達到11Mbps,。該標準是目前已經(jīng)取代了IEEE802.1